DE10219441C1 - Verfahren zur Herstellung von innen- und/oder außenprofilierten Ringen sowie Anordnung hierzu - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von innen- und/oder außenprofilierten Ringen sowie Anordnung hierzuInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von innen- und/oder außenprofilierten Ringen, insbesondere von Wälzlagerringen und Getrieberingen in komplett schleiffertigem Zustand aus Rohr- oder Vollmaterial, bei dem spanende Verfahren wie Drehen und umformende Verfahren wie Radial-Axial-Profilrohrwalzen und/oder Walzeinstechen in Folge und/oder parallel miteinander kombiniert werden, dadurch gekennzeichnet, dass während dem Walzen des Profils eine Gegenkraft bezüglich der Fließrichtung des Rohrmaterials erzeugt wird, womit der Werkstofffluss in axialer und/oder radialer Richtung so steuerbar ist, dass der ausweichende Werkstoff in die Ausbildung des Profils einbezogen wird. DOLLAR A Mit der Erfindung wird eine Fertigungsmöglichkeit für z. B. Synchron-Getrieberinge und Schaltmuffen durch die Verfahrenskombination Radial-Axial-Profilrohrwalzen - Drehen angegeben, welche die bisher nicht in jedem Fall mögliche Erzielung der notwendigen Genauigkeitsanforderungen garantiert. DOLLAR A Durch Einsatz des Radial-Axial-Profilrohrwalzens ergeben sich Fertigungsmöglichkeiten für die Herstellung eines weitaus größeren Teilespektrums als mit den bisher bekannten Verfahren bzw. Lösungen. DOLLAR A Für die maschinentechnische Umsetzung des Verfahrens ist eine Anordnung beschrieben.
Description
Die Erfindung betrifft Verfahren und Anordnung zur kombinierten umformenden und spanen
den Fertigung von innen- und/oder außenprofilierten Ringen aus Rohr- oder Vollmaterial mit
tels Radial-Axial-Profilrohrwalzen in Kombination mit Drehen. Das Verfahren und die Anord
nung dienen zur Herstellung von u. a. zylindrischen Anfangsringen, Wälzlagerringen und Ge
trieberingen o. dgl.
Die Herstellung profilierter Ringe, insbesondere Wälzlagerringe, aus vorzugsweise Rohrmateri
al, erfolgt entweder rein spanend oder in einer Kombination spanender und umformender Bear
beitung.
Bei der rein spanenden Bearbeitung, die sehr materialintensiv ist, können im Abmessungsbe
reich kleiner 100 mm Außendurchmesser hochproduktive Mehrspindel-Drehautomaten zum
Einsatz kommen, wobei durch Einring- bzw. Mehrringbearbeitung, vorzugsweise Zweiring-
Bearbeitung, ein bzw. mehrere, vorzugsweise zwei, schleiffertig profilierte Ringe gleichzeitig
ohne Umspannung von einer Maschine auf eine andere gefertigt werden können.
Bei bestimmten kombinierten Verfahren bestehend aus mindestens zwei Arbeitsgängen auf ver
schiedenartigen Maschinen wird zunächst ein sogenannter Blank, das heißt ein zylindrischer
Anfangsring, von Rohrmaterial oder Stabstahl ausgehend ebenfalls rein spanend oder durch
Kombination spanender und umformender Bearbeitung hergestellt, welcher anschließend durch
Axial- oder Tangentialprofilringwalzen schleiffertig profiliert wird. Diese kombinierten Verfah
ren zur Herstellung profilierter Ringe sind gegenüber der rein spanenden Bearbeitung auf Mehr
spindel-Drehautomaten materialsparender sowie in Bezug auf die Gebrauchseigenschaften gün
stiger, erfordern jedoch durch mindestens ein nochmaliges Einspannen des Blanks (Anfangsrin
ges) zur Profilierung des Ringes einen erhöhten Arbeitszeitaufwand infolge der somit erforder
lichen Bearbeitung auf mindestens zwei verschiedenartigen Maschinen bis zum Vorliegen eines
schleiffertigen Ringes.
Ein Beispiel für diese kombinierten Verfahren in mindestens zwei Arbeitsgängen ist in DE 198 49 182 A1
mit Zielstellung Beeinflussung des verfahrensbedingten axialen bzw. tangentialen Werk
stoffflusses beschrieben. Die Werkstoffbeeinflussung setzt jedoch mindestens zwei Walzschritte
(Arbeitsgänge) voraus, was ein bereits beschriebener wesentlicher Nachteil dieser Fertigungsmög
lichkeit ist.
Der wirtschaftliche Anwendungsbereich genannter Verfahren liegt ins
besondere im Abmessungsbereich größer 100 mm Außendurchmesser und umfasst überwiegend
Außen- und Innenringe (Wälzlager- und Getrieberinge) mit symmetrischer Querschnittsform.
Darüber hinaus gibt es Lösungsvorschläge (DE 197 43 055 A1, DE 199 20 163 A1) zur Ferti
gung von Ringen mit asymmetrischer Querschnittsform durch Tangentialprofilringwalzen, für
die bisher jedoch keine Anwendung in der Praxis bekannt ist.
Weitere Herstellungsverfahren zur Fertigung profilierter Ringe gehen von einer Kombination
zuerst umformender Bearbeitung durch Axialprofilrohrwalzen und/oder Walzeinstechen und
anschließend spanender Fertigbearbeitung durch Drehen ausgehend von Rohrmaterial (DD 225 358 A1)
bzw. zunächst spanender Vorbearbeitung von Rohrmaterial (DD 292 162 A5) bzw.
Stabstahl (DD 292 161 A5) bei anschließender umformender Bearbeitung durch Axialprofil
rohrwalzen und/oder Walzeinstechen sowie spanender Fertigbearbeitung eines Ringes in Folge
und/oder parallel auf einem Mehrspindel-Drehautomaten mit integrierter Walzvorrichtung aus,
betreffen jedoch ausschließlich außenprofilierte Ringe mit symmetrischer oder asymmetrischer
Querschnittsform, wie z. B. Innenringe für Radial-Rillenkugellager oder Kegelrollenlager.
In DE 195 26 900 A1 werden spanende Verfahren wie Drehen und umformende Verfahren wie
Axialprofilrohrwalzen und/oder Walzeinstechen so kombiniert, dass wenigstens ein Ring
gleichzeitig innen bzw. außen umformend und/oder spanend schleiffertig profiliert werden
kann, um somit neben der oben beschriebenen Fertigung von außenprofilierten Ringen, wie zum
Beispiel Wälzlagerinnenringen, gleichfalls die Fertigung von innenprofilierten Ringen, wie zum
Beispiel Wälzlageraußenringen, mit genannter Verfahrenskombination zu ermöglichen.
Für letztgenannten Herstellungsverfahren wird zur maschinentechnischen Umsetzung der Ver
fahrenskombination eine Maschine eingesetzt, welche die umformende Profilierung der Außen-
und Innenkontur von Ringen bei spanender Fertigbearbeitung aller weiteren Form- und Flä
chenelemente des Ringes, einschließlich des Abtrennens des Ringes vom Rohr als letzter Ar
beitsstufe in einem Arbeitsgang ohne Umspannung ermöglicht.
Vorteilhaft wird das unbearbeitete Rohr durch Außen-Überdrehen und/oder Innen-Ausdrehen
vor dem Umformen durch Axialprofilrohrwalzen und/oder Walzeinstechen auf Maß vorgedreht,
wobei gleichzeitig ggf. geforderten Mindestspanabnahmen bzw. vorhandener Randentkohlung
des eingesetzten Ausgangsmateriales Rechnung getragen wird.
Das wirtschaftliche Anwendungsgebiet der Herstellungsverfahren zur kombinierten umformen
den und spanenden Bearbeitung durch Axialprofilrohrwalzen/Walzeinstechen-Drehen zur Fer
tigung profilierter Ringe liegt im Abmessungsbereich von ca. 40. . .160 mm Außendurchmesser
und umfasst innen- und/oder außenprofilierte Ringe (Wälzlager- und Getrieberinge) mit sowohl
symmetrischer als auch asymmetrischer Querschnittsform. Darüber hinaus besteht die Möglich
keit der Herstellung von Anfangsringen für die spanende oder umformende Weiterbearbeitung,
z. B. durch Axial- bzw. Tangentialprofilringwalzen. Vorteilhaft ist das insbesondere dann, wenn
die Anfangsringe für das nachfolgende Walzen vorprofiliert sein müssen, wie das beim Axial-
bzw. Tangentialprofilringwalzen komplizierter Ringgeometrien unabdingbar ist.
Gemeinsam ist den in DD 225 358 A1, DD 292 162 A5, DD 292 161 A5 und DE 195 26 900 A1
dargestellten Fertigungsabläufen, dass beim Axialprofilrohrwalzen und/oder Walzeinstechen
ein ungehinderter axialer Werkstofffluss auftritt. Folge ist, dass Rohr bzw. Ring während des
Walzprozesses entsprechend dem durch das Werkzeugprofil verdrängten Werkstoffvolumens
(bis zu 100%) länger bzw. breiter werden. Dieser Effekt wird im Sinne einer hohen Material
ausnutzung und Wirtschaftlichkeit bei der Ringfertigung angestrebt. Bei der Bearbeitung von
Ringen mit großen und tiefen Rechteckprofilen (nutähnliche Profile), wie z. B. bei Synchron-
Getrieberingen oder Schaltmuffen führt dieser Effekt zu Problemen bei der Erzielung der gefor
derten Genauigkeiten (Symmetrien).
Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren und Anordnung der eingangs genannten Art an
zugeben, womit eine höhere Genauigkeit bei der Herstellung von Ringen mit großen und tiefen
Rechteckprofilen (nutähnliche Profile), wie z. B. bei Synchron-Getrieberingen oder Schaltmuf
fen erreicht wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in Verbindung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1
genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass während dem Walzen des Profiles eine Gegenkraft
bezüglich der Fließrichtung des Rohrmaterials erzeugt wird, womit der Werkstofffluss in axialer
und/oder radialer Richtung so steuerbar ist, das der abfließende Werkstoff in die Ausbildung des
Profiles einbezogen wird.
Durch die Erzeugung einer Gegenkraft oder eines Gegendruckes wird dem bisher ungehinderten
axialen Werkstofffluss mit einer definiert aufzubringenden Kraft entgegengewirkt. Damit wird
die Möglichkeit der Steuerung des Werkstoffflusses in wahlweise axiale und/oder radiale (zum
Rohraußendurchmesser hin) Richtung geschaffen, womit die bisher z. B. bei der Fertigung von
Synchron-Getrieberingen und Schaltmuffen aufgetretenen Probleme hinsichtlich Erzielung der
geforderten Genauigkeiten, insbesondere hinsichtlich der Symmetrie von nutähnlichen Profilen,
gelöst werden.
Vorteilhafte Varianten des Verfahrens ergeben sich aus den in den abhängigen Unteransprüchen
genannten Merkmalen.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Anordnung in Verbindung mit den im Oberbegriff des
Anspruchs 6 genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass das Innen-Profilwalzwerkzeug ein den
Werkstofffluss begrenzendes axialverschiebbares Gegendruckwerkzeug aufweist, welches eine
über den Außendurchmesser des Innen-Profilwalzwerkzeuges überragende Auflagefläche für
das umzuformende Rohr bildet, womit der Werkstofffluss in axialer und/oder radialer Richtung
steuerbar ist.
Zur gezielten Steuerung des axialen Werkstoffflusses kann zusätzlich die axiale Verschiebbar
keit der Außen-Profilwalzwerkzeuge durch ein hydraulisches und/oder mechanisches System
gefördert bzw. eingeschränkt werden.
Der Einsatz einer solchen Gegendruckeinrichtung (inkl. Walzdorn) führt zu einer maßgeblichen
Erweiterung der bekannten Verfahrenskombination Axialprofilrohrwalzen (und/oder Walzein
stechen)-Drehen hin zu einer völlig neuartigen Verfahrenskombination "Radial-Axial-
Profilrohrwalzen" und/oder Walzeinstechen-Drehen. Ein weiterer Vorteil dieser Verfahrens
kombination mit steuerbarem axialen Werkstofffluss ist, dass aus einem Rohr "kleineren" Au
ßendurchmessers Ringe mit (leicht) größerem Außendurchmesser hergestellt werden können,
was aus dem jetzt gezielt steuerbaren radialen Werkstofffluss (zum Rohraußendurchmesser hin)
resultiert. Durch Einsatz des Radial-Axial-Profilrohrwalzens ergeben sich Fertigungsmöglich
keiten für die Herstellung eines weitaus größeres Teilespektrums als mit den bisher bekannten
Verfahren bzw. Lösungen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 (Spindellage I) Außen-Überdrehen mit Überdrehwerkzeug und Innen-Ausdrehen mit
Ausdrehwerkzeug des Rohres 1
Fig. 2 (Spindellage II) (Außen-)Radial-Axial-Profilrohrwalzen/Walzeinstechen mit Profil
walzwerkzeug 2 und Gegendruckwerkzeug (inkl. Walzdorn) 5
Fig. 3 (Spindellage III) Plandrehen (1. Ringseite) mit Plandrehwerkzeug, Innen-Ausdrehen
(Nachdrehen) mit Ausdrehwerkzeug und CNC-Konturdrehen (Nachdrehen) mit Dreh
werkzeug
Fig. 4 (Spindellage IV) Abstechdrehen mit Abstechdrehwerkzeug des Synchron-
Getrieberinges 4 und Plandrehen (2. Ringseite) mit Plandrehwerkzeug
Fig. 5a (Außen-)Radial-Axial-Profilrohrwalzen/Walzeinstechen mit Außen-Profilwalzwerkzeug 2
und Gegendruckwerkzeug (inkl. Walzdorn) 5 des Rohres 1 und derart profilierter Syn
chron-Getriebering 4
Fig. 5b mit entsprechend Fig. 5a dargestellter Werkzeugkonfiguration zur Steuerung des Werk
stoffflusses in axiale bzw. radiale Richtung aus einem Anfangsrohr kleineren Durchmes
sers profilierter Synchron-Getriebering mit hochgewalztem Profil
Fig. 6a auf Ausgangsrohr 1 gewalztes Doppelprofil entsprechend Außenkontur zweier Synchron-
Getrieberinge
Fig. 6b auf Ausgangsrohr 1 gewalztes Doppelprofil entsprechend Außenkontur zweier Synchron-
Getrieberinge 4 bei Walzen mit sogenanntem Vorring
Fig. 7a Radial-Axial-Profilrohrwalzen/Walzeinstechen mit Außen-Profilwalzwerkzeug 2 und In
nen-Profilwalzwerkzeug (inkl. Walzdorn) 3 des Ausgangsrohres 1 und derart profilierter
Synchron-Getriebering 6
Fig. 7b mit entsprechend Fig. 7a dargestellter Werkzeugkonfiguration zur Steuerung des Werk
stoffflusses in axiale bzw. radiale Richtung aus einem Anfangsrohr kleineren Durchmes
sers profilierter Synchron-Getriebering (mit Außen- und Innenprofil) größeren Durchmes
sers
Fig. 8 schematische Darstellung einer Walzvorrichtung zur gezielten Steuerung des axialen und
radialen Werkstoffflusses mit hydraulischer und/oder mechanischer Unterstützung
In den Fig. 1 bis 4 ist die erfindungsgemäße Kombination spanender und umformender Ver
fahren durch Radial-Axial-Profilrohrwalzen-Drehen mit Gegendruckeinrichtung zur Werk
stoffflusssteuerung anhand des zugehörigen Fertigungsablaufes (Einring-Bearbeitung) entspre
chend der Spindellagen I bis IV eines Vierspindel-Drehautomaten mit integrierter Walzvor
richtung am Beispiel eines Synchron-Getrieberinges ausgehend von Rohr in einer Aufspannung
dargestellt.
In Spindellage I wird zunächst ein Außen-Überdrehen und Innen-Ausdrehen des eingesetzten
Ausgangsrohres 1 durchgeführt. In Spindellage II erfolgt das (Außen-)Radial-Axial-
Profilrohrwalzen/Walzeinstechen mit Profilwalzwerkzeug 2 entsprechend der Außenkontur ei
nes Synchron-Getrieberinges mit Gegendruckwerkzeug (inkl. Walzdorn) 5 (siehe auch Fig. 5a)
zur Steuerung des Werkstoffflusses, wodurch im betrachteten Anwendungsfall der axiale Werk
stofffluss teilweise behindert und infolgedessen teilweise in radiale Richtung geleitet wird. Da
mit wird möglich, aus einem Rohr 1 kleineren Durchmessers einen Synchron-Getriebering 4
(leicht) größeren Durchmessers (siehe Fig. 5b) zu fertigen. Der zugelassene axiale Werkstoff
fluss ist beim Rohrvorschub zwecks Sicherung der geforderten Werkstückbreite zu berücksich
tigen.
In den Spindellagen III und IV erfolgt die spanende Fertigbearbeitung der restlichen Form- bzw.
Flächenelemente des Ringes mit dem Abtrennen des komplett schleiffertig profilierten Syn
chron-Getriebringes 4 vom Rohr 1 als letzter Arbeitsstufe.
Dabei werden in Spindellage III Plandrehen der 1. Ringseite, Innen-Ausdrehen und CNC-
Konturdrehen der Außenkontur durchgeführt. Bei den beiden letztgenannten Arbeitsstufen han
delt es sich lediglich um Nachdrehoperationen. Beim nochmaligen Innen-Ausdrehen wird die
Beseitigung der infolge des Radial-Axial-Profilrohrwalzens hervorgerufenen "Walzspuren" im
Rohr- bzw. Ringinnendurchmesser vorgenommen. Das CNC-Konturdrehen ist eine reine "Si
cherheitsmaßnahme" und dient nur der Gewährleistung einer 100%-igen Sicherheit der Erzie
lung der Genauigkeitsforderungen. In der Regel ist das CNC-Konturdrehen nicht notwendig, da
die geforderten Genauigkeiten der Außenkontur beim Radial-Axial-Profilrohrwalzen, gewähr
leistet durch Einsatz der Gegendruckeinrichtung, erreicht werden. In Spindellage IV erfolgen
das Abstechen des komplett schleiffertig profilierten Synchron-Getrieberinges 4 vom Rohr 1
sowie das Plandrehen der 2. Ringseite.
Das in Spindellage I dargestellte Außen-Überdrehen bzw. Innen-Ausdrehen ist bei Verwendung
von Ausgangsmaterial mit der entsprechenden Oberflächenqualität sowie dem der Arbeitsauf
gabe entsprechenden Außen- bzw. Innendurchmesser nicht in jedem Fall notwendig, wobei
durch Radial-Axial-Profilrohrwalzen/Walzeinstechen die Maße des Außen- bzw. Innendurch
messers in einem geringen Toleranzbereich veränderbar sind.
Soll mit dem in den Fig. 1 bis 4 beschriebenen Fertigungsablauf z. B. eine Schaltmuffe mit
Innenverzahnung hergestellt werden, kann deren Außenkontur komplett schleiffertig gewalzt
werden, während die Verzahnung im Innendurchmesser spanend auf einer nachgeschalteten
Einrichtung in einem separaten Arbeitsgang erfolgt, wobei vorteilhaft eine Verkettung der Ein
richtungen realisiert wird.
Der in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Fertigungsablauf ist auch bei Realisierung einer Zwei
ring- oder Mehrringbearbeitung möglich, das heißt, in diesem Fall wird das Radial-Axial-
Profilrohrwalzen mit Profilwalzwerkzeugen entsprechend der Außenkontur zweier oder mehre
rer Synchron-Getrieberinge durchgeführt. Vorteilhaft ist hierfür das Walzen mit sogenanntem
"Vorring" (Fig. 6). Das bedeutet, dass zunächst - ein am Rohr verbleibendes Ringprofil - durch
(Radial-)Axialprofilrohrwalzen gewalzt wird, hinter welchem sich das Walzen z. B. zweier
weiterer Ringprofile anschließt, so dass sich drei gewalzte Ringprofile auf dem Rohr befinden.
Das dritte Ringprofil verbleibt, während die beiden vorgelagerten Ringprofile spanend fertigbe
arbeitet und anschließend vom Rohr abgetrennt werden, am Rohr und bildet beim sich in Folge
wiederholenden Fertigungsablauf den "Vorring". Dadurch wird der Walzprozess beträchtlich
stabilisiert, da ein Walzen am Rohranfang vermieden wird und der Werkzeugeingriff nicht di
rekt am Rohranfang, sondern im Abstand mindestens einer Ringbreite vom Rohranfang versetzt,
erfolgt. Damit können auch bei einer Mehrring-Bearbeitung die Genauigkeitsanforderungen
problemlos gesichert werden. Durch das Walzen mit "Vorring" wird eine gegenseitige Beein
flussung der einzelnen Ringprofile infolge des axialen Werkstoffflusses vermieden. Diese Vari
ante ist sowohl mit als auch ohne Verwendung einer Gegendruckeinrichtung realisierbar.
Der im Ausführungsbeispiel für vorzugsweise Rohrmaterial aufgezeigte Fertigungsablauf ist in
modifizierter Weise gleichfalls bei Einsatz von Stabstahl als Ausgangsmaterial, insbesondere
für kleinere Ringabmessungen, möglich.
Soll ein Werkstück wie z. B. der in den Fig. 1 bis 4 aufgezeigte Synchron-Getriebering ge
fertigt werden, welches zusätzlich ein umlaufendes Innenprofil 6 aufweist, besteht die Möglich
keit durch entsprechende Verfahrensgestaltung die Innen- und Außenkontur des Ringes gleich
zeitig entweder umformend durch Radial-Axial-Profilrohrwalzen und/oder Walzeinstechen
bzw. eine der beiden Konturen rein spanend durch Drehen in Folge und/oder parallel herzustel
len. Dabei können gleichfalls alle Arbeitsstufen in einem Arbeitsgang auf einer Maschine ein
schließlich des Abtrennens des komplett schleiffertig profilierten Ringes vom Rohr als letzter
Arbeitsstufe durchgeführt werden. Fig. 7 zeigt das Radial-Axial-Profilrohrwalzen gleichzeitig
der Außen- und Innenkontur eines derartigen Werkstückes.
Für die maschinentechnische Umsetzung des in den Fig. 1 bis 4 aufgezeigten Fertigungsab
laufes gibt es zwei vorteilhafte Anordnungsvarianten.
Zum einen wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit einer Anordnung wie in DE 195 26 900 A1
beschrieben gelöst. Hierbei ist auf einem an sich bekannten Mehrspindel-Drehautomaten in ei
ner Spindellage eine Walzvorrichtung vorgesehen.
Die Walzvorrichtung weist diametral angeordnete, axial verschiebbar gelagerte, wahlweise an
getriebene oder nicht angetriebene Außen-Profilwalzwerkzeuge auf, welche zur Vermeidung
radialer Kräfte auf die Spindellagerung auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet sind.
Die axiale Verschiebbarkeit der Außen-Profilwalzwerkzeuge kann dabei in Abhängigkeit vom
Anwendungsfall durch ein hydraulisches und/oder mechanisches System gefördert bzw. einge
schränkt werden, so dass eine gezielte Steuerung des axialen Werkstoffflusses möglich ist. Die
Außen-Profilwalzwerkzeuge sind mit einer radialen Vorschubkraft zustellbar, die das Eindrin
gen in das Rohr bewirken. In Spindellage II ist für die Aufnahme entweder eines wahlweise
angetriebenen oder nicht angetriebenen Innenprofilwalzwerkzeuges ein Kreuzschlitten 10 auf
einen weiteren Kreuzschlitten 11 installiert, um mit einer radialen Vorschubkraft dessen Ein
dringen in das Rohr zu realisieren. In Zusammenhang damit oder auch separat kann von dem
Kreuzschlitten 10 die Gegendruckeinrichtung (inkl. Walzdorn) aufgenommen werden, wobei
der Gegendruck selbst z. B. über ein zusätzlich zu integrierendes hydraulisches und/oder me
chanisches System definiert aufgebracht wird. Dieses zusätzliche System ist in Fig. 8 als Hy
drauliksystem ausgeführt. Je nach Größe des Druckes des Hydraulikmediums 9 im Hydrau
likzylinder 8 kann über Hydraulikkolben 7 und Gegendruckwerkzeug 5 der axiale Werkstoff
fluss zum Rohranfang hin vermindert oder zur Einspannstelle hin "umgekehrt" werden. Gleich
zeitig wird dadurch ein radialer Werkstofffluss zum Außendurchmesser hin ermöglicht. Durch
die richtige Wahl des während des Walzvorganges veränderlichen Hydraulikdruckes werden die
notwendigen Genauigkeiten hinsichtlich Maßhaltigkeit, insbesondere Symmetrie, der nutähnli
chen Profile gewährleistet.
Vorteilhaft für die maschinentechnische Umsetzung einer als Radial-Axial-Profilrohrwalzen
bezeichneten Verfahrenskombination ist eine speziell hierauf zugeschnittene Anordnung auf
Basis eines (Mehrspindel-)Drehautomaten mit integrierter Walzvorrichtung. Eine einfache Lö
sung stellt eine einspindlige Maschine dar, wobei der Aufbau einem Baukastenprinzip Rech
nung trägt, sobald eine wahlweise Auf- und Abrüstung der Maschine mit Spindellagen, Walz
vorrichtungen und Dreheinheiten in Abhängigkeit vom Kompliziertheitsgrad des zu fertigenden
Ringes gewährleistet ist.
Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist, dass gleichzeitig Innen- und/oder Au
ßenprofil eines Ringes in einer Aufspannung umformend und/oder spanend profiliert werden
können, wobei das Abtrennen des komplett schleiffertig profilierten Ringes vom Rohr in jedem
Fall die letzte Arbeitsstufe darstellt.
Es ist außerdem möglich, die maschinentechnische Umsetzung der Verfahrenskombination Ra
dial-Axial-Profilrohrwalzen-Drehen auf mehreren miteinander verketteten modifizierten Pro
filwalzmaschinen und Drehmaschinen, wenigstens jedoch mit einer Profilwalzmaschine und
einer Drehmaschine zu realisieren. Die hierzu eingesetzte Profilwalzmaschine wird so ausge
staltet, dass sie der Darstellung der in Fig. 8 gezeigten Walzvorrichtung entspricht.
Die wesentlichen Merkmale dieser Anordnung bestehen darin, dass einer Profilwalzmaschine
ein (oder mehrere) spanende Bearbeitungseinrichtungen bzw. Drehmaschinen zugeordnet sind,
die den Ring nach der umformenden Profilierung durch Radial-Axial-Profilrohrwalzen sofort
umformend und/oder spanend vom Rohr abtrennen und die spanende Fertigbearbeitung des
Ringes erst im bereits vom Rohr "abgetrennten" Zustand erfolgt. Dabei wird der abgetrennte -
vorprofilierte - Ring von den nachgeschalteten spanenden Bearbeitungseinrichtungen bzw.
Drehmaschinen ohne Zwischenlagerung übernommen.
Während das erste Variante insbesondere für "kleinere" Ringabmessungen (ca. 40. . .100 mm
Außendurchmesser) geeignet ist, kommt das zweite Variante insbesondere für "größere"
Ringabmessungen (ca. 100. . .160 mm) in Betracht. Prinzipiell sind jedoch beide Anordnungs
varianten für einen Abmessungsbereich von ca. 40. . .160 mm Außendurchmesser sowohl tech
nisch als auch wirtschaftlich geeignet. Eine Erweiterung auf Außendurchmesserbereiche größer
160 mm ist möglich.
1
Rohr
2
Außen-Profilwalzwerkzeug
3
Innen-Profilwalzwerkzeug
4
Synchron-Getriebering (ohne Innenprofil)
5
Gegendruckwerkzeug (inkl. Walzdorn)
6
Synchron-Getriebering mit Innenprofil
7
Hydraulikkolben
8
Hydraulikzylinder
9
Hydraulikmedium
10
Kreuzschlitten (vertikal beweglich)
11
Kreuzschlitten (horizontal beweglich)
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung von innen- und/oder außenprofilierten Ringen, insbesondere von
Wälzlagerringen und Getrieberingen in komplett schleiffertigem Zustand aus Rohr- oder
Vollmaterial, bei dem spanende Verfahren wie Drehen und umformende Verfahren wie Ra
dial-Axial-Profilrohrwalzen und/oder Walzeinstechen in Folge und/oder parallel miteinan
der kombiniert werden, dadurch gekennzeichnet, dass während dem Walzen des Profiles
eine Gegenkraft bezüglich der Fließrichtung des Rohrmaterials erzeugt wird, womit der
Werkstofffluss in axialer und/oder radialer Richtung so steuerbar ist, das der abfließende
Werkstoff in die Ausbildung des Profiles einbezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des Werkstoffflus
ses über ein Gegendruckwerkzeug (5) erfolgt, welches einem ungehinderten axialen Werk
stofffluss mit definiert aufzubringender Kraft entgegenwirkt und infolgedessen den Werk
stofffluss wahlweise in axiale und/oder radiale Richtung erzeugt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung des axialen
Werkstoffflusses über eine zusätzliche Förderung oder Einschränkung der axialen Ver
schiebbarkeit der Außen-Profilwalzwerkzeuge durch hydraulische und/oder mechanische
Mittel realisiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisie
rung einer Zweiring- oder Mehrringbearbeitung entsprechend der Außenkontur gleichzeitig
zweier oder mehrerer Ringe mit einem Vorring gewalzt wird, indem zunächst ein am Rohr
verbleibendes Ringprofil durch (Radial-)Axialprofilrohrwalzen und/oder Walzeinstechen
gewalzt wird, woran sich das Walzen weiterer Ringprofile anschließt, so dass mehrere ge
walzte Ringprofile auf dem Rohr erzeugt werden, wobei das letzte Ringprofil, während die
vorgelagerten Ringprofile spanend fertigbearbeitet und anschließend vom Rohr abgetrennt
werden, am Rohr verbleibt und beim sich in Folge wiederholenden Fertigungsablauf den
Vorring bildet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innen-
und/oder Außenprofilierung des Ringes in einer Aufspannung durchgeführt wird.
6. Anordnung zur Herstellung von innen- und/oder außenprofilierten Ringen, insbesondere von
Wälzlagerringen und Getrieberingen in komplett schleiffertigem Zustand aus Rohr- oder
Vollmaterial, aufweisend eine Walzvorrichtung mit einem Außen-(2) und einem Innen-
Profilwalzwerkzeug (3) und ggf. weiteren Einrichtungen zum Drehen
dadurch gekennzeichnet, dass das Innen-Profilwalzwerkzeug (3) ein den Werkstofffluss
begrenzendes axialverschiebbares Gegendruckwerkzeug (5) aufweist, welches eine über den
Außendurchmesser des Innen-Profilwalzwerkzeuges überragende Auflagefläche für das
Rohr (1) bildet, womit der Werkstofffluss in axialer und/oder radialer Richtung steuerbar ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem mehrspindeligen
Drehautomaten die Walzvorrichtung mit einem Außen-(2) und einem Innen-
Profilwalzwerkzeug (3) in einer Spindellage vorgesehen ist.
8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Kombination aus we
nigstens einer Profilwalzmaschine und einer Drehmaschine der Profilwalzmaschine ein oder
mehrere spanende Bearbeitungseinrichtungen oder Drehmaschinen zugeordnet sind, die den
Ring nach der umformenden Profilierung durch Radial-Axial-Profilrohrwalzen sofort um
formend und/oder spanend vom Rohr abtrennen und die spanende Fertigbearbeitung des
Ringes erst im bereits vom Rohr abgetrennten Zustand, mit Übergabe des abgetrennten und
vorprofilierten Ringes an die nachgeschalteten spanenden Bearbeitungseinrichtungen oder
Drehmaschinen ohne Zwischenlagerung erfolgt.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Profil
walzwerkzeuge (2; 3) vermittels jeweils zugeordneter Hydraulikkolben (7) und Hydrau
likzylinder (8) axial verschiebbar sind.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Innen-Profilwalzwerkzeug
(3) mit dem Gegendruckwerkzeug (5) vermittels einer druckbeaufschlagbaren Kolben-
Zylinderanordnung mit dem Kreuzschlitten (10) verbunden ist.
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